基于AT89C51单片机和555芯片构成的电容测量仿真

sky-Hawk where

本帖最后由 E08610225 于 2012-11-4 22:16 编辑

“版主评论：
此贴子质量不错哟~~~希望大家多发类似的仿真或实例哟~

这个小实例，比较适合于初级、中级之间的朋友们去做一下~~~

1.涉及到外围电路搭建，可以提高大家的单片机应用综合性水平。
2.学习外围常用芯片。
3.提供一些设计思路。单片机设计无非就是经验的综合~所以，积累类似的小经验是对设计很有用的~

由于可以仿真，所以，操作起来就更方便了。”

正文：
这种电容测量方法主要是通过一块555芯片来测量电容，让555芯片工作在直接反馈无稳态的状态下，555芯片输出一定频率的方波，其频率的大小跟被测量的电容之间的关系是：f=0.772/(R*Cx)，我们固定R的大小，其公式就可以写为：f=k/Cx，只要我们能够测量出555芯片输出的频率，就可以计算出测量的电容。计算频率的方法可以利用单片机的计数器T0和中断INT0配合使用来测量。
555时基芯片的输出频率跟所使用的电阻R和电容Cx的关系是：f=0.772/(R*Cx)，

又因为T=1/f，所以

T=R*Cx/0.772

即：Cx=0.772*T/R

如果单片机采用12M的晶振，计数器T0的值增加1，时间就增加1μS ，采用中断的方式来启动和停止计数器T0，中断的触发方式为脉冲下降沿触发，第一次中断到来启动T0，计数器的值为N1，第二次中断到来停止T0，
计数器器的值为N2，则测量方波的周期为T=(N2-N1)*1μS，如开始时刻计数器的值N1=0，则

。

简单时序图如下:

则

单片机的计数器的值N=0-65535，为了测量的精度，N的取值一般在100~5000，当电阻R越大，电容C的值就越小。取不同的电阻值，就得到不同的电容测量的量程，这里我因需测30pF左右的电容，取R=77200k,为了编写程序的方便，只计算N/100,后面的单位可以根据使用的量程自行添加.
proteus仿真电路截图如下：

proteus仿真结果：

电容测量.rar (36.46 KB, 下载次数: 372)

51程序（keil）：

555电容测量程序.rar (25.78 KB, 下载次数: 308)

#include "reg51.h"
#include"intrins.h"//库函数
#define DATA P0
sbit RW=P2^1;//1602写数据
sbit RS=P2^0;//1602写地址
sbit EN=P2^2; //1602工作使能
sbit b_test=P3^7; //开始测量电容的按键输入
sbit _reset=P3^5; //555时基芯片工作控制信号
unsigned int T_flag,N,C,i,Dis1,Dis0;
unsigned int b[6]={0X13,0X0D,0X00,0X00,0X40,0X16}; //显示C=00pF
/***********延时1MS******************/
void Delay1ms(unsigned int mm)
{unsigned int i;
for(mm;mm>0;mm--)
for(i=100;i>0;i--);
}
/***************检查忙否*****************/
void Checkstates()
{
unsigned char dat;
RS=0;
RW=1;
do{EN=1;//下降沿
_nop_();//保持一定间隔
_nop_();
dat=DATA;
_nop_();
_nop_();
EN=0;
}while((dat&0x80)==1);
}
/**************LCD写命令函数*********/
void wcomd(unsigned char cmd)
{
Checkstates();
RS=0;
RW=0;
DATA=cmd;
EN=1;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
EN=0;
}
/**********LCD写数据函数**************/
void wdata(unsigned char dat)
{
Checkstates();
RS=1;
RW=0;
DATA=dat;
EN=1;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
EN=0;
}
/*****************初始化********************/
void LCDINIT()
{
Delay1ms(15);
wcomd(0x38);//功能设置
Delay1ms(5);
wcomd(0x38);//功能设置
Delay1ms(5);
wcomd(0x01);//清屏
Delay1ms(5);
wcomd(0x08);//关显示
Delay1ms(5);
wcomd(0x0c);//开显示，不开光标
}
/***********显示函数**************/
void Display(void) //显示函数
{
unsigned char i,j;
unsigned char a[12]={0X4D,0X45,0X41,0X53,0X55,0X52,0X45,0X4D,0X45,0X4E,0X54,0X53};//显示measurements
LCDINIT();
for(i=0;i<12;i++)//写显示第一行
{ wcomd(0x80+i);
Delay1ms(1);
wdata(a[i]);
Delay1ms(1);
}
for(j=0;j<6;j++)//写显示第二行
{
wcomd(0xc0+j);
Delay1ms(1);
wdata(0x30+b[j]);
Delay1ms(1);
}
Delay1ms(150);
}
void main()
{
IE=0x81; //打开全部的中断控制，并开启外部中断允许
TMOD=0x09; //T0为16位计数工作方式1
IT0=1; //设置外部中断的触发的方式为脉冲触发
TH0=0x00;
TL0=0x00;
T_flag=0;
_reset=0;
while(1)
{
while(!b_test) //如果有测量按键输入就往下执行
{
i=0;
_reset=1; //启动555时基芯片
EX0=1; //开启中断0
while(_reset) //超出等待时间，中断还没有过来，就退出
{
i++;
if(i>5000) //设置最长等待时间
{
_reset=0; //最长等待时间到还没有中断，停止555
}
}
if(N<100) //如果计数值小于100，显示SM，表示应换用小一点的量程
{
b[3]=0X1D;
b[2]=0X23;
}
if(N>5000) //如果计数值大于5000，显示LA，表示应换用大一点的量程
{
b[3]=0X11;
b[2]=0X1C;
}
if(N>=100 && N<=5000)
{
C=N/100; //计算电容的大小
b[2]=C/10; //计算电容值的十位
b[3]=C-b[2]*10; //计算电容值的各位
}
}
Display(); //显示电容的大小
}
}
void int0(void) interrupt 0 //第一次中断开始计数，第二个中断停止计数
{
T_flag=!T_flag;
if(T_flag==1)
{
TR0=1; //开始计时
}
if(T_flag==0)
{
TR0=0; //停止计时
EX0=0; //关闭中断
_reset=0; //停止发出方波
N=TH0*256+TL0; //计算计数器的值
N=N*5/3;
TH0=0x00; //恢复初值
TL0=0x00;
}
}